Кислородный конец
Cтраница 1
 |
Различные изображения полярности воды.| Сольватация ионов натрия и хлора. [1] |
Кислородный конец обогащен электронами по сравнению с водородным концом, так как электроотрицательность кислорода больше, чем водорода. [2]
 |
Распределение электронов в молекуле воды. [3] |
Дипольный момент молекулы воды возникает по двум причинам: во-первых, каждая из связей О - Н полярна и на том конце, где находится ядро водорода, имеется избыток положительного заряда, а на кислородном конце избыток отрицательного, а во-вторых, пары электронов, неиспользованные для связей, создают дополнительную плотность отрицательного заряда на атоме кислорода. [4]
На рисунке изображен поляризованный кристалл. Вектор Р направлен вниз, потому что на кислородном конце молекулы воды имеет место избыток отрицательных зарядов. [6]
Если, например, между молекулами I и II образовалась Н - связь, это приводит к кислотно-основному взаимодействию по Льюису и, следовательно, к взаимной поляризации. В итоге частица II легче образует вторую водородную связь, отвлекая протон от частицы IV, а молекула I тоже осуществляет этот процесс легче с частицей III, смещая свой протон к последней. Процесс продолжается, образуются цепи, причем наличие свободных электронных пар на их кислородных концах и их благоприятная локализация могут привести к заполнению пространства Н - связями. Обратную картину можно себе представить при разрыве одной или нескольких таких связей: локальное нарушение ведет к распаду целого агрегата молекул. Френк весьма осторожен в своих выводах и объективно приводит [61 ] аргументы за и против, склоняясь в пользу реальности кооперативного механизма. VI описаны некоторые экспериментальные факты, также наиболее логично объясняемые спецификой водородных связей в жидкой воде. [7]
Гидратация анионов изучена слабее, но, вероятно, она всегда меньше гидратации катионов. Причина заключается в том, что плотность заряда анионов, вследствие их сравнительно больших размеров, меньше, чем у катионов, поэтому слабее их электростатическая гидратация. Вместе с тем у анионов не может осуществляться и ковалентная координативная гидратация, обусловливаемая использованием свободных электронных пар молекул воды; притяжение к анионам этих молекул происходит путем приближения водородного конца молекулы воды [ A - ( H2O) vi, а свободные электронные пары имеются у кислородного конца молекулы. [8]
Из различных экспериментов также следует, что молекула воды электрически полярно. В полярной молекуле электрические заряды распределены неравномерно. Иначе говоря, у каждой молекулы есть положительный заряд на одном конце и отрицательный на другом. Кислородный конец - это отрицательный полке, ьа котором сосредоточена большая концентрация электронов, чем на двух водородных концах, которые образуют электрически положительный полюс. Хотя в целом молекула электрически нейтральна, внутри нее существует разделение зарядов. [9]
Гидратация анионов изучена слабее, но, вероятно, она всегда меньше гидратации катионов. Причина заключается в том, что плотность заряда анионов, вследствие их сравнительно больших размеров, меньше, чем у катионов, поэтому слабее их электростатическая гидратация. Вместе с тем у анионов не может осуществляться и козалентнгя координативная гидратация, обусловливаемая использованием свободных электронных пар молекул воды; притяжение к анионам этих молекул происходит путем приближения водородного конца молекулы воды [ A - ( H. J, а свободные электронные пары имеются у кислородного конца молекулы. [10]
Если, например, между молекулами I и II образовалась Н - связь, это приводит к кислотно-основному взаимодействию по Льюису и, следовательно, к взаимной поляризации. В итоге частица II легче образует вторую водородную связь, отвлекая протон от частицы IV, а молекула I тоже осуществляет этот процесс легче с частицей III, смещая свой протон к последней. Более того, при образовании этих новых связей между молекулами I-III и II-IV происходит дальнейшая поляризация, что увеличивает прочность связи I-II. Процесс продолжается, образуются цепи, причем наличие свободных электронных пар на их кислородных концах и их благоприятная локализация могут привести к заполнению пространства Н - связями. [11]
Рассмотрим поляризацию такого кристалла, как лед. Кристаллическая решетка льда является трехмерной, но на рис. 9.38 мы изобразили двумерную решетку с аналогичными свойствами. На рисунке изображен поляризованный кристалл. Вектор Р направлен вниз, потому что, как уже было сказано в этой главе, на кислородном конце молекулы воды имеет место избыток отрицательных зарядов. Черные шарики на рисунке изображают положительные заряды. [12]
Растворимость в воде многих неорганических кислот, оснований it солей связана с их ионным характером. Молекулы воды ориентируются в электрическом поле определенным образом, что указывает на их. На одном конце молекулы находится отрицательный заряд, а на другом положительный, образующие вместе диполь. Молекула воды поляризована благодаря тому, что кислород, который более электроотрицателен, чем водород, способен оттягивать к себе электроны связей. Смещение электронной плотности вызывает появление частичного отрицательного заряда б - на кислородном конце диполя, компенсирующегося равным ему частичным положительным зарядом, распределенным между двумя водородными атомами на другом конце диполя. [13]
Страницы: 1